Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Производство труб на установках с пилигримовыми станами

..pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.39 Mб
Скачать

получается рекрнсталлизованная

равноосная

структура

металла без каких-либо следов упрочнения.

рекрис­

При н е п о л н о й г о р я ч е н

деформации

таллизация протекает те полностью, в процессе дефор­ мации и после нее наблюдается структура двух типов: рекрнсталлизованная (с равноосными зернами) и нерекрнсталлнзованиая (с вытянутыми зернами). Нали­ чие рекристалл'изоівантіых зерен наряду с деформиро­ ванными приводит к увеличению неравномерности де­ формации, что способствует уменьшению пластичности

металла и

увеличению

вероятности

разрушения.

Ме­

талл, подвергнутый

неполной

горячей

деформации,

имеет значительные

по

величине

остаточные напряже­

ния,

которые

при

 

недостаточной

пластичности могут

вызвать разрушение.

 

 

 

 

 

 

 

При

н е п о л н о й

х о л о д н о й

деформации

ре­

кристаллизация

отсутствует, но

успевает

произойти

возврат. Неполную

холодную

деформацию

называют

также

«теплой».

В

результате

такой

деформации

ме­

талл

приобретает

полосчатую

(волокнистую) структу­

ру,

без

следов рекристаллизации. При

значительной

степени деформации четко выражена текстура металла. Пластичность такого металла выше, чем металла, де­

формированного при отсутствии

возврата, а прочность

несколько ниже.

деформации

рекристаллизация и

При х о л о д н о й

возврат полностью

отсутствуют

и

деформированный

металл имеет все признаки упрочнения.

Холодная де­

формация протекает при температурах,

лежащих ниже

температуры начала возврата.

 

 

горячей и не­

Физической границей между неполной

полной холодной деформациями является температура начала рекристаллизации (порог рекристаллизации).

Таким образом, температурные условия деформации оказывают значительное влияние на пластические свой­ ства и, в первую очередь, на сопротивление деформа­ ции.

Влияние скоростных факторов на сопротивление деформации тесно связано с температурными условия­ ми: чем выше скорость деформации при данной темпе­ ратуре, тем выше сопротивление деформации за счет того, что рекристаллцзационные процессы не успевают пройти полностью.

Механическая схема деформации

Каждый вид пластической деформации ха­ рактеризуется определенным напряженным состоянием деформируемого тела. Общее представление о рассмат­ риваемом процессе дают схемы напряженного состояния и схемы главных деформаций. Всего имеется девять схем напряженного состояния (рис. 18). На этих схемах показано направление главных напряжений для элемен­ тарных объемов металла при пластической деформации.

Различают также три схемы главных деформаций (рис. 18). Для характеристики деформации применяют различные показатели (ha, bo, Іо— высота, ширина и длина тела до деформации; /ц,.Ь\, 1\ — то же, после де­ формации) .

1. Абсолютная деформация:

 

 

Д/ = /х— /0;

Д h = h0-hi,

Д Ь=ЬгЬ0, (19)

где А/, Д/г, Дb — абсолютные

удлинение,

обжатие

и

 

 

уширение образца.

 

 

 

2. Относительная деформация:

 

 

 

 

 

Д_/

 

А /г

АЬ

 

 

( 20)

 

 

^0

 

Ä 7 ’

Ьо

 

 

 

 

 

 

 

 

где 8/,

ел,

еь — относительные

удлинение,

обжатие

и

3.

 

уширение соответственно.

 

 

Истинная деформация:

 

 

 

 

 

 

ех = ln к .

 

 

 

 

 

( 21)

где е\,

е2,

Сз— истинные относительные деформации

уд­

4.

 

линения,

обжатия и уширення.

 

Коэффициенты деформации: .

 

 

 

 

 

к

I

h-i

;

 

 

 

( 22)

 

 

Р = -р- ; ^

 

 

 

 

где р, к, к — коэффициенты вытяжки,

обжатия и уши-

 

 

рения

соответственно.

обусловливаются

Несмотря на то

что деформации

действующими в теле напряжениями, направления глав­ ных деформаций во многих случаях обработки метал­ лов давлением могут не совпадать с направлениями главных напряжений.

ié,>0

Lo,tO

3.o,>£>

7>.6,>0

6г>о

63<û

6<<0

é,>0

63>o

&;-0

fy o

6j<0

 

0

 

 

5. ё,>0

6.ё,=0

7.6,>0

62>0

èft-û

èg*0

ё3*0

63с0

63і0

 

5

 

<*/

S. é /> 0

 

 

S.ërO

 

ég^O

 

 

6г*0

 

6r-0

 

8

63<0

 

 

 

 

et

 

 

_ ±

/

Т

7

7 “ *

7

 

 

 

Ъ

e?

 

s

'

/

Ь

/

 

 

Растяжем/js

і'жсте

,<ѵдЗиг

 

Рис. 18. Механические схемы деформации:

 

 

а — объемное напряженное

состояние; б — плоское напряженное

состоя­

ние; в — линейное напряженное состояние; г — схемы главных деформаций

Рис. 19. Механические схемы деформации основных процессов обработки ме­ таллов давлением

Совокупность схем главных напряжений и главных деформаций называется механической схемой деформа­ ции. На рис. 19 приведены механические схемы дефор­ мации для некоторых процессов обработки металлов давлением.

Влияние схемы напряженного состояния на пласти­ ческие свойства металла сказывается таким образом, что чем меньшую роль играют растягивающие напря­ жения, тем выше пластичность металла.

2 Зак. 125

-33

Основные законы пластической деформации

т а л л а

Закон постоянства объемов.

О б ъ е м ме­

до

д е ф о р м а ц и и

р а в е н

о б ъ е м у

м е т а л л а

п о с л е д е ф о р м а ц и и ,

т. е. yQ= W

В действительности, деформация металла иногда со­

провождается

изменением объема

вследствие уплотне­

ния рыхлостей, раковин, газовых пузырей и других де­ фектов литой структуры. Например, плотность слитка кипящей стали до деформации равна 6,9 т/м3, после де­ формации 7,8 тім3.

Горячая деформация кованого пли катаного метал­ ла проходит с соблюдением закона постоянства объема. Холодная деформация сопровождается незначительным уменьшением объема (до 0,25%), который восстанавли­ вается после рекристаллизации.

На рис. 20 приведена схема изменения линейных раз-

меров тела в процессе деформации:

 

 

 

Ѵо =

ho ho ht

Кі =

hi bi li.

 

 

(23)

Из равенства Ѵо=Ѵ\ следует

 

 

 

 

hg

Ьа

l0 _ J

 

 

 

(24)

hl '

bl '

Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В соответствии

с

определением коэффициентов де­

формации следует, что рі/гЛ.== 1.

(24), то полу­

Если прологарифмировать выражение

чим

 

 

 

 

 

 

 

l n ^

— ln —— - In —h- = 0

 

 

(25)

h

 

 

^0

^0

 

 

(26)

или ex—- e2e3= 0.

 

 

Как вытекает из

этого уравнения, из

трех главных

деформаций одна

имеет знак, противоположный

двум

другим, т. е. форма тела изменяется за

счет

уменьше­

ния размеров

в направлении в\ и увеличения

их

в на­

правлении е2 и е2..

 

 

 

с л у ч а е

в о з ­

Закон наименьшего сопротивления. В

м о ж н о с т и

п е р е м е щ е н и я ч а с т и ц

при

де ­

ф о р м а ц и и н а п р а в л е н и е п е р е м е щ е н и я оп­ р е д е л я е т с я н а и м е н ь ш и м с о п р о т и в л е н и е м д в и ж е н и ю ч а с т и ц ы .

Рис. 20. Схема изменения линейных размеров тела при деформации

 

 

 

 

 

 

 

ь

 

 

 

 

 

с

 

 

 

Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

- А

 

 

 

 

 

 

о2 \ г

 

 

 

 

 

 

І І І І І І І

 

\

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

U

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

а

e'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

У

/

/

/ /

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

,

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

/

/

/ /

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

,

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

ег

в .Л ТГТ ТП ТТ гъ^ г

е* _ к \ ‘

1/ V)

? Of

Y \

А

в

 

S

ег

Рис. 21. Течение металла при осадке:

а — направление течения; б — форма после осадки

Рассмотрим схему осадки параллелепипеда (рис. 21). Стрелками показаны направления перемещения час­ тиц при деформации и условные линии раздела ВОи АО[, 0 10 2, ОгС, OpD, которые обусловливают характер течения металла. Из закона наименьшего сопротивления следует, что течение частиц в этом случае происходит по нормали к периметру. В таком случае после деформа­ ции параллелепипед будет иметь форму, показанную на рис. 21,6. В действительности, течение металла перпен-

2* Зак. 125

35

дикулярно периметру происходит только вблизи границ гела.

■В середине образца частицы перемещаются по сложным траекториям. Прямоугольное сечение при осадке стремится приобрести форму эллипса, который при дальнейшей деформации стремится принять форму круга. Это является следствием закона наименьшего сопротивления: при деформации контуры тела стремят­ ся к очертаниям, имеющим минимально возможный пе­ риметр в данных условиях.

5. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ іПРОКАТіШ

В большинстве процессов обработки металлов давлением изменение формы происходит в зоне непос­ редственного контакта металла с инструментом. Эта зо­ на называется очагом деформации. Почти всегда фор­

моизменению в очаге сопутствует внеочаговая

деформа­

ция, однако ее величина по сравнению с

основной де­

формацией незначительна.

 

 

 

 

Процессы обработки металлов давлением можно раз­

делить на три

категории: одноразовые, прерывистые

и

непрерывные.

 

отнести

штамповку,

ко

К первой категории можно

второй — ковку,

вытяжку под

бойками,

к

третьей —

прессование, волочение и прокатку.

Принципиальное отличие названных выше категорий обработки металлов давлением заключается в способе подачи металла в очаг деформации.

При одноразовых процессах обрабатываемое изде­ лие устанавливают в зоне действия инструмента, по ме­ ре перемещения инструмента происходит деформация изделия, а его конечная форма соответствует профилю очага деформации в последний момент соприкоснове­ ния инструмента с изделием.

При прерывистых процессах деформация протекает путем периодического сближения поверхностей инстру­ мента. Во время разведения поверхностей в очаг дефор­ мации подаются новые порции недеформированного из­ делия.

При непрерывных процессах подача металла в очаг и деформация его происходят одновременно', форма из­ делия определяется контурами минимального сечения очага деформации.

Рнс. 22. Принципиальные схемы волочения (а), прес­ сования (б) и прокатки (о)

На рис. 22 показаны принципиальные схемы прессо­ вания, волочения и прокатки. Во всех случаях происхо­ дит уменьшение высоты полосы от h0 до hi в очаге де­ формации ABCD за счет перемещения металла вдоль оси X. Очаг деформации образован поверхностью инструмен­

та. В первом случае это волока, во

втором-— матрица,

в третьем — рабочие валки. Подача

металла и дефор­

мация его при волочении и прессовании происходят за счет внешних сил, приложенных к металлу вне очага деформации: силы волочения Р и силы прессования Q.

При прокатке металл подается в очаг силами тре­ ния Т, возникающими в процессе деформации полосы.

Таким образом, оововное отличие процесса прокат­ ки от других непрерывных процессов заключается в том, что подача и основная деформация происходят за счет сил, возникающих в зоне формоизменения.

Процесс, изображенный на рис. 22,б, называется сво­ бодной прокаткой. Возможны различные комбинации процессов прокатки, волочения и прессования. Напри­ мер, если к переднему концу полосы приложить си­

лу P, то процесс называется прокаткой с натяжением. Он включает в себя элементы прокатки п волочения.

Основные параметры очага деформации

Рассмотрим простейший случай свободной прокатки полосы прямоугольного сечения в цилиндри­ ческих валках (рис. 23). Полоса до деформации харак­

теризуется геометрическими параметрами:

/г0 — высота;

Ь3— ширина; /0 — длина. Соответствующие

параметры

после деформации //,, Ьи 1{.

 

Полоса захватывается валками и в процессе деформации обжимается на величину Дh = h0h\. В ре­ зультате этого полоса уширяется на величину Ab = b\ — —60 и удлиняется на величину Д/ = /[—/0.

Относительное обжатие е= Д/г//гэ.

Рнс. 23. Схема очага деформации

Рис. 24. Предельные условия зах- .

при прокатке

вата полосы валками

Из условия постоянства

объемов (24) следует,

что

произведение коэффициентов деформации равно 1.

 

В очаге деформации

дуга АВ — 1 называется дугой

захвата, хорда AB — хордой захвата,

угол АОВ = а

углом захвата.

 

соотношений

(рис. 23):

дуга

Из геометрических

(хорда) захвата

 

 

 

 

I = у я Л г ,

 

 

 

 

горизонтальная проекция дуги захвата

 

 

/г =

1 R А h cos ~

а* У РД к ,

 

(27)

угол захвата

Л

A h \

 

 

я. =

 

(28)

arccos 1-------,

 

 

1

2 R/

 

 

а «

У A h/R,

 

 

 

(29)

где R — радиус валка, мм.

Обычно угол захвата при прокатке лежит в пределах до 25°. При этом замена дуги хордой, а функции угла — углом дает незначительную погрешность, не превышаю­ щую 1%.

Условия захвата металла валками

Условия захвата определяют возможности на­ чала и дальнейшего протекания процесса. На рис. 24 показаны крайние случаи захвата: при ho^hiR-D захват невозможен, при h0= h { идет простое транспортирование полосы без деформации.

Условия захвата определяют степень деформации за

один проход.

Различают

условия захвата

в начальный

момент (рис.

25,а) и в

установившемся

процессе

(рис.

25,6). Захват

происходит тогда, когда сумма всех

сил,

действующих на полосу, равна нулю, т. е. условия захва­ та в начальный момент описываются уравнением

—• sin а -f cos а =

0.

(30)

В установившемся процессе

 

 

_ 2 Р sin — + 2 Т cos

— = 0.

(31)

2

2

 

Здесь Р — сила нормального давления;

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ